Колебания электрические в плазм

Таким образом, плазма осуществляется в любом данном объеме при достаточно больших значениях п. Этому отвечает большое электростатическое взаимодействие между компонентами плазмы. Благодаря этому взаимодействию плазма является своеобразной упругой средой, в которой возможно возбуждение колебаний разнообразных типов. Отличие плазмы от смеси газов проявляется особенно ярко в ее взаимодействии с электрическим и магнитным полями. Плазма обладает большой электропроводностью. Особое значение имеет взаимодействие плазмы с магнитным полем, которое может играть роль стенок сосуда для плазмы и направлять [c.537]

Широкое применение в технике получило воспламенение горючей смеси электрической искрой. Энергия искрового заряда проявляется в образовании (в искровом канале диаметром около 0,1 мм) плазмы с температурой, превышающей 10 000 К, и в излучении, охватывающем широкий диапазон спектра — от УФ- и видимого до колебаний с частотой Ю. —10 Гц. Таким образом, в искровом разряде в минимальном объеме реализуется весьма интенсивный по мощности начальный очаг реакций, полностью воспроизводящий механизм распространения пламени. Образовавшийся в искровом промежутке начальный очаг пламени оказывает на окружающую его свежую смесь воздействие многочастотным излучением, вызывающим расщепление молекул горючего в предпламенной зоне и создающим таким образом условия, необходимые для распространения пламени. [c.126]

Электрические колебания в плазме...... [c.5]

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ В ,ПЛАЗМЕ 313 [c.313]

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ В ПЛАЗМЕ 503 [c.503]

В результате самоионизации нейтральных частиц при нагревании образуется одинаковое число положительных и отрицательных зарядов и суммарный заряд термической плазмы равен нулю. Казалось бы, плазма в целом должна быть электронейтральной. В действительности наблюдается более сложная картина. В каждое мгновение в отдельных частях объема плазмы имеет место пространственное разделение зарядов, характер которого изменяется во времени в соответствии с определенными закономерностями. Разделение зарядов вызывает нарушение электронейтральности в отдельных частях объема, а также ведет к образованию внутренних электрических полей. Последние создают силы, противодействующие нарушению электронейтральности и приводящие к ее периодическому устранению. Вследствие сочетания теплового движения с электростатическим кулоновским взаимодействием заряженных частиц нарушение и исчезновение электронейтральности в отдельных частях плазмы совершается периодически. Такой процесс часто называют колебаниями плазмы, его количественной характеристикой является частота, называемая частотой колебания [c.247]

Как известно, плазма представляет собой смесь заряженных положительно и отрицательно частиц (ионов и электронов). В целом плазма электрически нейтральна, т. е. суммарный заряд ионов нейтрализует заряд электронов. В результате флуктуаций в плазме (в ча стности, в плазме пламени) возможно разделение зарядов, т. е. пламя можно представить в виде конденсатора с некоторым зарядом из-за смещения электронов к одной из поверхностей, ограничивающих данный объем. Конденсатор характеризуется емкостью, разностью потенциалов между обкладками и электрическим полем. Электрическое поле конденсатора будет действовать на электроны с определенной силой, в результате чего электроны переместятся на противоположную поверхность объема. Произойдет перезарядка конденсатора. Далее процесс повторится и будет аналогичен колебательному процессу маятника. При возмущении (вследствие флуктуаций) квазинейтральной плазмы выведенные из состояния равновесия электроны должны начать колебания с частотой [65, с. 3] [c.63]

Рассмотрим возмущения потенциального электрического ноля в плазме. При этом ограничимся рассмотрением высокочастотных колебаний, для которых влиянием ионов можно пренебречь. Тогда дисперсионное уравнение колебаний потенциального поля имеет вид (29.10) [c.117]

Характерным свойством плазмы является возникновение в ней электромагнитных колебаний в широком диапазоне частот. Плазма обладает диамагнитными свойствами и является хорошим электрическим проводником. В природных условиях плазма наблюдается при вспышках молний, в полярных сияниях, в разреженных слоях ионосферы. Плазма заполняет разрядный промежуток в тиратронах и газотронах. [c.46]

Плазма обладает специфическим движением, которое обусловливается наличием большого количества зарядов. Как известно, у неионизированных систем оно происходит под действием сил тяжести, инерции, упругости, а здесь — под влиянием магнитных и электрических сил. Беспорядочное движение электронов и ионов приводит к тому, что плотность одинаково заряженных частиц на одних участках становится большей или меньшей, в результате чего заряд на одних участках или увеличивается, или уменьшается, что вызывает движение противоположно заряженных частиц в его сторону. В результате этого движения возникают колебания типа маятника, так как перемещение зарядов приводит к образованию новых участков с различной плотностью зарядов одного знака, [c.27]

Одним из важных свойств плазмы является возможность возникновения электромагнитных колебаний в широком диапазоне под влиянием движения, происходящего в самой плазме, или под влиянием электрического тока. При наличии внешнего магнитного поля плазма начинает перемещаться в направлении, перпендикулярном току, что позволяет, действуя электромагнитным полем, замкнуть движение плазмы по кругу. [c.28]

В. Л. Грановский объяснял зарождение автоколебаний в разрядах микропробоями в приэлектродных областях. Однако ни подобные пробои , ИИ разрывы плазмы при турбулентных пульсациях в газе не могут объяснить распространения электрических автоколебаний за пределы этих микрообластей, например в области страт , возникновение которых с появлением автоколебаний можно наблюдать не только при низких, но и при средних давлениях [44]. Поэтому требует специального анализа вопрос, почему электронные колебания могут распространяться по всему столбу разряда без заметного затухания и, кроме того, почему эти колебания имеют частоту порядка 10 —10 гц, которая значительно ниже частот электронных и ионных колебаний, предусматриваемых известными теориями плазмы [45], [46]. При этом следует исследовать вопрос именно об электронных, а не об ионных колебаниях, так как только увеличение скорости колеблющихся электронов может приводить к иовышению концентрации возбужденных молекул, которая наблюдается, например, в светящихся областях страт. [c.31]

Нетрудно видеть, что уравнения (I. 4. 19) —(1. 4. 21) являются самосогласованными, т. е. в описываемой ими системе устанавливается такое распределение, которое само создает электрическое поле, необходимое для своего существования. Уравнение (I. 4. 19) известно как кинетическое уравнение с самосогласованным полем или уравнение Власова [22 . Оно весьма часто используется для исследования свойств разреженной высокотемпературной плазмы, в которой время между столкновениями оказывается больше характерных времен задачи (периодов разнообразных колебаний, времени удержания плазмы и т. д.). Наиболее характерная черта уравнения Власова состоит в том, что для замкнутой системы в приближении самосогласованного поля энтропия [c.120]

Движение заряженных частиц в плазме и, в частности, плотность частиц в различных участках пространства определяются силами, действующими на эти частицы, т. е. электрическими или магнитными полями в плазме. Сами эти поля, согласно уравнениям Максвелла, определяются распределением плотности заряда. Поэтому электрические и магнитные поля в плазме являются самосогласованными полями. Иногда их можно рассматривать как заданные величины (например, в 3.1). Однако так заведомо нельзя поступать, например, при рассмотрении собственных колебаний плазмы, сопровождающихся возникновением колеблющихся электрических полей (см. 3.3). [c.45]

Длина этой волны бесконечно велика. Физическая картина колебаний такова. Сместим все электроны в одном направлении на фиксированное небольшое расстояние. Тогда в плазме возникает макроскопическое электрическое поле вдоль этого же направления, стремящееся возвратить электроны в исходное положение. Колебания электронов под действием такого поля и представляют собой плазменные колебания. Так как направление, в котором происходят этн колебания, совпадает с направлением вектора электрического поля колебания, то они являются продольными колебаниями. [c.53]

До сих пор мы рассматривали предельные случаи, когда либо кь1, либо ки(, где Ье, VI — тепловые скорости соответственно электронов и ионов в плазме. В этом параграфе мы рассмотрим продольные электрические колебания с частотами (о и волновыми числами к, для которых выполняются неравенства [c.56]

Отметим, что под плазмой [ ] понимают такой объемный заряд, когда концентрации положительных и отрицательных ионов равны (концентрация нейтральных молекул мала). Такая система является квазинейтральной и способна совершать собственные колебания благодаря нарушениям равенства (флуктуации) концентраций противоположно заряженных частиц, движению последних под влиянием разности концентраций и возникающему в результате этого электрического поля (положительный столб тлеющего разряда). [c.39]

Явление как бегущих, так и стационарных слоёв долгое время не находило удовлетворительного объяснения. В настоящее время в теоретических работах А. А. Власова и его учеников и в экспериментальных работах А. А. Зайцева выяснено, что образование слоистого столба со стационарными и с бегущими слоями органически связано с вибрационными свойствами плазмы (см. 84 гл. X), т. е. с возможностью возникновения в положительном столбе электронных и ионных колебаний, приводящих к колебаниям электрического поля в плазме. Дальнейшее развитие теории плазмы, на основе работ А. А. Власова, И. Базаровым, А. А. Логуновым, Ю. Л. Климантовичем, Г. В. Гордеевым и Г. Я. Мякишевым привело к новым выводам, также оправдывающимся на эксперименте в работах А. А. Зайцева. Работы последнего представляют собой значительный шаг вперёд в исследовании бегущих слоёв и вскрыли много новых сторон этого явления. Результаты, полученные Зайцевым к первой половине 1952 года, можно кратко резюмировать следующим образом [c.280]

Электрические колебания в плазме. Возможность возбуждения в плазме электрических колебаний была впервые экспериментально установлена в 1929 году. Колебания были обнаружены путём соединения одного из основных электродов и внешней металлической обкладки трубки или специально введённого внутрь трубки электрода с системой лехеровских проводов. [c.313]

Элементарное объяснение, которое Ленгмюр и Тонкс дают возникновению колебаний в плазме, заключается в следующем. Так как вследствие малой массы скорость теплового движения, а также скорость передвижения в электрическом поле для электронов много больше, чем для ионов, то ионы можно рассматривать как неподвижные по сравнению с электронами. Пусть некоторое количество электронов в плазме смещено на некоторое расстояние в направлении оси X, причём смещение отдельных электронов является функцией Цх) координаты х. Пусть на двух плоских границах рассматриваемого слоя С (х) = О, т. е. смещения вне этих границ нет. Тогда, как нетрудно сообразить, подсчитав изменение числа электронов в тонком слое йх, конечное изменение концентрации электронов п в данной точке Дп можно выразить так [c.502]

В последующем удалось найти следующие подтверждения изложенной в [47] гипотезы. У. Сакстоном [48] была опубликована работа, в которой устанавливалось, что в области радиочастотного диапазона возникновение высокочастотных электрических колебаний в плазме разряда сопровождается появлением акустических колебаний близкой частоты. Также в докладе Ю. Г. Козлова [49] на настоящей конференции было показано, что импульсы разрядного тока возбуждают звуковые колебания нейтрального газа, что констатируется с помощью независимых электрических, акустических и оптических методов. [c.31]

Таким образом, немедленно после прохождения заряженной частицы или взаимодействия кванта высокой энергии с кристаллом полупроводника в последнем возникает более или менее плотное облачко ионизации, внутри которого состояние горячих носителей (см. гл. V) в какой-то мере похоже на плазму в ионизированном газе (рис. 208). Процесс генерации занимает время, не превышающее несколько периодов тепловых колебаний кристаллической решетки — всего около 10 с. В дальнейшем действие полупроводникового детектора или спектрометра очень похоже на действие камеры обычной ионизации с плоскими электродами. Как только вследствие диффузии плотное облачко плазмы носителей начинает несколько расНлываться, электрическое поле, приложенное к полупроводнику, вызывает дрейф носителей. [c.519]

При более детальном подходе к электронным процессам, имеющим место внутри плазмы, необходимо считаться с микрополями, непостоянными в пространстве и времени и являющимися следствием атомистического строения плазмы. Опыт показывает, что при соответствующих условиях в плазме возникают электрические колебания различных частот, начиная от акустических и до сверхвысоких, порядка 1000 мггц. [c.284]

Как и в других случаях, при кольцевом разряде стенки колбы при соприкосновении с газоразрядной плазмой заряжаются отрицательно, создавая постоянное электрическое поле, направленное по радиусу. Под действием этого поля колебания электронов, вызванные высокочастотным нолем, совершаются по окружности,, и возникает кольцевой разряд. Радиальное э.пектрическое поле в кольцевом разряде можно обнаружить при поающи двух зондов, помещённых на одном и том же радиусе. > [c.386]

При более детальном подходе к элементарным процессам, имеющим место внутри плазмы, необходимо считаться с микрополями, непостоянными в пространстве и времени и являющимися следствием атомистического строения плазмы. Теоретическому исследованию микрополей и возможной длины свободного пути электронов и ионов в плазме посвящён ряд теоретических работ [1571—1575]. Эксперимент показывает, что при соответствующем расположении опыта в плазме возникают электрические колебания различных частот, начиная от акустических и до очень высоких, порядка 1000 мегагерц. Теоретическое рассмотрение также приводит к необходимости существования в плазме колебаний (так называемых вибрационных свойств плазмы [1570]). [c.489]

Какие же процессы приводят к столь быстрому восстановлению статистического режима плазмы Произведённая Ленгмюром оценка эффективности всевозможных элементарных процессов не привела к требуемому результату. Поэтому он высказал предположение, что быстрому восстановлению равновесного режима плазмы способствуют возникающие в плазме электрические колебания. Однако более детальные подсчёты вскоре показали, что и высокочастотными колебаниями нельзя количественно объяснить наблюдаемые на опыте малые значения времени и расстояния релаксации плазмы. Тогда Ленгмюр пришёл к мысли [1572], что действующим механизмом здесь является взаимодействие электронов с микрополями плазмы, благодаря которому постоянно происходит изменение направления и ско рости движения электрона. Длина свободного пути электрона в плазме становится очень малой, и электрон как бы претерпевает очень большое число столкновений. Габор [1571] облёк эту мысль в форму математической теории. Но теория Габора вызвала ряд возражений и в конечном итоге также оказалась недостаточной. В настоящее время количественное объяснение малого расстояния релаксации возможно на основе упомянутой выше теории Л. А. Власова [1570]. [c.505]

Это соотношение вполне аналогично формуле, недавно выведенной А. В. Богдановым на основе применения независимого метода кинетического уравнения и функщ1й распределения к случаю ионных колебаний, совершающихся в слабоионизированной плазме, содержащей нейтральные частицы, и электроны которой в среднем можно считать как бы неподвижными [54, стр. 38]. Но, конечно, в указанной формуле вместо сй, сос стоят величины ы, сог, относящиеся к ионным колебаниям, и вместо рое — величина рог, выражающая плотность ионов, причем рог + роа обозначено через ро. Поскольку в системе наших равенств (72) — (74) уравнения (72), (73) отличаются лишь индексами е и /, и в формуле (98) возможна такая же замена. Одпако в наши формулы (96), (97) входит коэффициент связи показывающий, что в незамкнутой неизотермической плазме возникновение активносвязанных колебаний заряженных и нейтральных частиц требует особых условий. Выяснение этих условий должно составить предмет дальнейших исследований. Далее, так как при давлениях порядка 100 мм рт. ст. Пд З-Ю см " то если положить для слабоионизированной плазмы 3-10 2 глг-2 и, кроме того Ше Ша ш 2 , из (98) получается (о Ое5-10 . Тогда если со 10 , то ы а 5-10 , т. е. для со получается [юрядок величины, который в действительности можно наблюдать при электрических автоколебаниях в плазме при средних давлениях, что, например, описано в [40], [53]. [c.39]

ГИЯ таких импульсов может возвращаться электронному- сазу прш активносвязанных колебаниях плотностей электронов и нейтральных частиц плазмы разряда. Это должно способствовать сохранении от рассеивания свободной энергии электрического поля разряда и тем самым приводить к дополнительному увеличению энергетического выхода образующихся в разряде химических продуктов. [c.40]

Однако увеличение частоты электромагнитных колебаний Н1)и переходе к СВЧ диапазону приводит к принципиально отличному конструктивному рен,1ению разрядных устройств и источников электромагнитной энергии и изменению характера связи между ними. В ВЧ плазмотронах параметры плазмы самым тесным образом связаны с параметрами генератора, электрические характеристики плазмы—ее реактивное и активное сопротивления — в виде эквивалентных элементов входят в контур генератора н непосредственно влияют как на частоту колебаний, так и на генерируемую и поглощаемую мощности. Поэтому при расчете параметров плазмы, возбуждаемой ВЧ генератором, электрическая схема которого известна, нельзя задаваться ни током в индукторе, ни мощностью, подводимой к плазме. Эти величины, как и параметры плазмы, сами подлежат определению [20]. [c.249]

Техника же СВЧ диапазона позволяет создавать разрядные устройства, обеспечивающие независимость моищости и частоты генерируемых источником колебаний от параметров плазмы. Кроме того, время существепиого изменения параметров нлазмы почти для всех газов ири давлении, меньшем или равном атмосферному, гораздо больше периода СВЧ колебаний, равного 10 —10 сек. Поэтому при нелинейной зависимости параметров плазмы от величины электрического поля с достаточной точностью сохраняется линейная зависимость между мгновенными значениями поля и токов. Эта особещюсть взаимодействия поля и плазмы позволяет разделить решение уравнений электродинамики и кинетики или термодинамики [2]. [c.249]

В магнитогидродинамике обычно предполагают, что проницаемость магнитная J. и диэлектрическая е — постоянные величины. Токами смещения и поляризации пренебрегают и в соответствии с идеей о неразрывности считают, что плотность суммарного заряда р равна нулю. Справедливость этих допущений зависит, конечно, от физических свойств газа, а также от свойств внешних электромагнитных полей. Так, в данной работе мы будем иметь дело исключительно с не зависящими от времени полями. Такие явления, как, например, колебания плазмы, мы рассматривать не будем, поэтому токами смещения вполне можно пренебречь. Справедливость этих допущений зависит также от относительной величины электромагнитных сил по сравнению с гидродинамическими силами в данной конкретной жидкости. Ликудис [10] отметил, что в задаче свободной конвекции в присутствии электрического поля в полярных жидкостях или газах силы электрострикции могут быть сравнимы с подъемными силами (см. разд. III. А), однако такое положение в магнитогидродинамике скорее исключение, нежели правило, а члены, учитывающие силы инерции или вязкости, обычно достаточно велики, так что приведенные выше допущения оправданы. [c.269]

Рассмотрим качественно, как взаимодействуют плазменные колебания с отдельными электронами плазмы. Обмен энергией между ними возможен и в отсутствие столкновений. Проще всего анализировать эту проблему в системе координат, в которой плазменная волна покоится. Как и в конце предыдущего параграфа, обратимся к электронам, скорость которых близка к фазовой скорости плазменной волиы. Однако здесь мы будем пренебрегать затуханием Ландау. В системе координат, связанной с волной, эти электроны 1меют малую энергию и, следовательно, совершают финитное движение в потенциальном электрическом поле волны, несмотря на малую амплитуду колебаний этой волны. Обмен энергией происходит в тот момент, когда электрон достигает стенки потенциальной ямы и изменяет направление своего движения на обратное. Электроны, скорость которых существенно отличается от фазовой скорости плазменной волны, не захватываются волной обмен энергией этими электронами с волной весьма невелик по сравнению с электронами, скорость которых близка к фазовой скорости. Далее мы не будем интересоваться электронами, скорость которых существенно отличается от фазовой скорости волны. [c.54]

Явление отрицательной проводимости (отрицательного сопротивления, -oбpaзнoй вольт-амперной характеристики) характерно для структур, обладающих вольт-амперной характеристикой, содержащей участок с отрицательной дифференциальной проводимостью. Структуры с такой характеристикой способны к преобразованию энергии источника питания постоянного тока в энергию электромагнитных колебаний [17, 32]. Такие биополимеры, как желатин, яичный альбумин, гемоглобин и плазма крови человека, в 10—30 % -ных растворах на депонированной воде имеют М-образную вольт-амперную характеристику [75]. Образцы биополимеров в виде пленок толщиной 8—10 мкм способны к генерации электрических колебаний в диапазоне частот 0,5—910 Гц[75]. Отрицательная проводимость обнаруживается у сухих и набухших зерен пшеницы [65], в биологических (рис. 9.3) и искусственных мембранах [11, 22, 25, 35, 61, 89], [c.157]

На рис. 33.4 показано пространственное распределение плотности энергии Н при трех различных углах падения света и толщине слоя серебра 60 нм. При угле 0(, = 50° система выходит за область резонанса, энергия поля плазмы экспоненциально падает с расстоянием. Угол Од = 45,4 близок к резонансному, и энергия поля сначала падает, а затем возрастает, достигая наибольщего значения на границе. Угол Од = 45,2° является резонансным плотность энергии поля на границе достигает максимального значения, которое примерно в восемь раз выше, чем в отсутствие резонанса. Таким образом, при резонансе поле проникает в металл (из воздуха на рис. 33.4) на ту же глубину, но будучи усилено в восемь раз по сравнению с НПВО без металлической пленки. В этом одна из причин высокой чувствительности метода ППР. Другой причиной является то. что п /ложение угла резонансного минимума очень чувствительно к колебаниям показателя преломления среды вне металлической пленки. Например, при использовании серебряной пленки и гелий-неонового источника света замена воздуха (п = 1,0) водой (и = 1,33) приводит к сдвигу резонансного угла от 43° до 68° [27]. Поскольку электрическое поле зондирует среду только на расстояниях до нескольких сотен нанометров от поверхности металла, резонанс очень чувствителен к наличию тонких пленок на этой поверхности. Этот эффект, очевидно, можно использовать в сенсорах. [c.524]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология